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可携式人工泵肺的生物相容性评价

2020-12-11阅读(347)

可携式人工泵肺的生物相容性评价

论文摘要

[目的]美国马里兰大学人工器官实验室设计了高度整合磁悬浮泵的新型人工泵肺（Artificial Pump-Lung,APL）装置。该装置拟为各种原因导致的急性呼吸衰竭或需要肺移植的患者提供可长期携带的部分性心肺功能支持。本研究将对APL装置的生物相容性特别是血液相容性进行长期存活的动物实验研究,为最终实现临床应用提供参考依据。[方法]在以羊为实验动物的研究中,APL组（n=5）在全麻气管插管条件下,通过外侧切口,使APL装置分别与右心房和肺主动脉连接。术后30天内静脉持续滴注肝素进行系统抗凝,使ACT值维持在150-180秒。整个研究过程中APL的血泵的转速依据设定的起始流量而设置在5000-6000rpm之间并保持恒定。手术对照组（n=3）只接受开胸手术,而无装置的植入。分别比较各组内及两组之间在研究期间内的器官功能状态,血细胞成分的改变等,同时通过血小板表面P-选择素和血浆中可溶性P-选择素对血小板激活情况进行评价。动物实验终止后,对APL组动物实施大体解剖和组织切片观察。最后对APL装置进行表面血栓分布的评价以及使用扫描电子显微镜观察其纤维膜表面的细胞沉积情况。[结果]所有纳入研究的羊均成功存活30天,没有出现因APL装置功能障碍导致实验中止的个例。研究期间内,APL的血流量从最初的3.28±0.08 L/min,逐渐下降至2.44±0.10 L/min。气体经过交换后,装置出口的血氧饱和度可以维持在95%以上,氧气传输率可以有效维持在140-160mL/min范围内。反映手术创伤的指标如肌酸磷酸激酶和乳酸脱氢酶在两组之间均没有显著差异。APL组早期有急性肾脏功能不全表现,术后一周内即可恢复。两组的肝脏功能早期均受到手术因素影响,两组之间没有区别。APL组红细胞压积在研究后期有一定程度上升,最高到达34.58±2.10%。同时,APL组血浆游离血红蛋白要高于手术对照组水平,白细胞计数和中性粒细胞比值也明显高于手术对照组。在反映血小板激活状态的P-选择素在血小板表面阳性表达的比值在APL组与手术对照组之间没有区别,但是血浆可溶性P-选择素在24小时内均有峰值出现,且APL组中的可溶性P-选择素的浓度在整个研究期间内均显著高于手术对照组。终止实验后的器官大体解剖和组织切片观察均未发现明显的与APL装置相关的器官损伤和组织结构变化,脏器内未见血栓形成。APL装置的纤维膜表面没有明显的肉眼可见血栓形成。电镜下观察,大部分纤维膜表面光滑,少量血浆成分沉积,只在起固定作用的纤维纺织物表面容易引起血小板的吸附,激活和聚集。[结论]经过优化设计的新一代APL装置达到了设计要求,可以在30天的研究过程中有效的起到部分心肺功能支持的作用,并且表现出了理想的生物相容性。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪言
  • 第二章 APL装置描述及设计性能
  • 2.1 装置描述
  • 2.2 装置设计性能参数
  • 第三章 研究背景
  • 3.1 APL泵血功能
  • 3.2 APL气体交换能力
  • 3.3 红细胞损伤程度
  • 第四章 动物实验部分
  • 4.1 实验方法和材料
  • 4.1.1 实验动物
  • 4.1.2 手术方法和麻醉
  • 4.1.3 术后照料及抗凝
  • 4.1.4 终止实验
  • 4.1.5 使用的主要抗体和化学试剂
  • 4.1.6 血液样本采集及处理
  • 4.1.7 APL装置功能的体内评价
  • 4.1.8 APL装置对组织器官的影响
  • 4.1.8.1 手术损伤评估
  • 4.1.8.2 器官功能评价
  • 4.1.8.3 器官组织学评价
  • 4.1.9 APL装置的血液相容性评价
  • 4.1.9.1 血细胞成分计数
  • 4.1.9.2 红细胞损伤评价
  • 4.1.9.3 血小板激活程度的评价
  • 4.1.9.3.1 血小板数与可溶性P-选择素的关系
  • 4.1.9.3.1.1 获取血小板
  • 4.1.9.3.1.2 溶解血小板
  • 4.1.9.3.1.3 双抗体酶联免疫法检测血小板可溶性P-选择素
  • 4.1.9.3.2 流式细胞学检测全血血小板表面P-选择素
  • 4.1.9.3.3 双抗体酶联免疫法检测血浆可溶性P-选择素
  • 4.1.10 血栓形成评价
  • 4.1.10.1 组织器官内血栓观察
  • 4.1.10.2 APL装置可见血栓评价
  • 4.1.10.3 中空纤维膜表面血液成分吸附观察
  • 4.2 统计方法
  • 4.3 实验结果
  • 4.3.1 一般情况
  • 4.3.2 术后抗凝
  • 4.3.3 APL装置的功能评价
  • 4.3.3.1 血液流量
  • 4.3.3.2 氧气传输率和动静脉血氧饱和度
  • 4.3.4 APL装置对组织器官的影响
  • 4.3.4.1 手术损伤评价
  • 4.3.4.2 肝脏功能评价
  • 4.3.4.2.1 血清总蛋白水平和白/球蛋白比值
  • 4.3.4.2.2 AST和ALT
  • 4.3.4.3 肾脏功能评价
  • 4.3.4.3.1 尿素氮和肌酐
  • 4.3.4.4 重要器官的组织形态学观察
  • 4.3.5 APL装置的血液相容性评价
  • 4.3.5.1 血细胞成分计数
  • 4.3.5.1.1 Hct
  • 4.3.5.1.2 白细胞计数及中性粒细胞比值
  • 4.3.5.1.3 血小板计数
  • 4.3.5.2 PFH水平测定
  • 4.3.5.3 血小板激活评价
  • 4.3.5.3.1 血小板数与可溶性P-选择素的关系
  • 4.3.5.3.2 血小板表面P-选择素
  • 4.3.5.3.3 血浆中可溶性P-选择素
  • 4.3.6 血栓形成评价
  • 4.3.6.1 APL组实验动物大体解剖
  • 4.3.6.2 APL装置表面可视血栓评价
  • 4.3.6.3 中空纤维膜表面细胞沉积
  • 4.4 实验讨论
  • 4.5 实验结论
  • 第五章 研究成果
  • 第六章 研究结论
  • 第七章 研究意义
  • 参考文献
  • 综述
  • 第一章 人工氧合器的起源
  • 第二章 人工氧合器的分类
  • 第三章 膜氧合器的类型
  • 3.1. 碟式膜氧合器
  • 3.2 卷筒膜式氧合器
  • 3.3 中空纤维膜肺
  • 第四章 新一代膜氧合器
  • 4.1 血管内膜氧合器
  • 4.2 体外膜氧合器
  • 4.3 可携带式膜氧合器
  • 4.3.1 血流动力模式
  • 4.3.2 连接模式
  • 4.3.2.1 串联式连接
  • 4.3.2.2 并联式连接
  • 4.3.2.3 杂交型连接
  • 4.3.2.4 微创型连接
  • 第五章 人工肺的临床应用
  • 5.1 ECMO的临床应用
  • 5.1.1 呼吸功能支持
  • 5.1.2 心脏功能支持
  • 5.1.3 心肺复苏支持
  • 5.2 新一代人工肺的应用
  • 5.2.1 微型膜氧合器系统
  • 5.2.2 整合型人工泵肺
  • 第六章 总结
  • 参考文献
  • 附录
  • 致谢

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